Työt 25: Lämpimän- ja kylmänpisteet ja niiden suhteellinen esiintymistiheys ja 26: Lämpöaistin sopeutuminen

Ihossa on monenlaisia aistireseptoreja. Iho pystyy aistimaan esimerkiksi kuumuutta, kylmyyttä, kosketusta, painetta ja kipua. Kylmyyttä aistivat Krausen päätenuijat ja lämpöä Ruffinin keräset Kosketusta aistivat Merkelin tuntosolut ja Meissnerin keräset. Pacinin sälökeräset aistivat painetta ja ne sijaitsivat muita reseptoreja syvemmällä ihossa. Kipu aistitaan ihossa olevien vapaiden hermopäätteiden avulla.

Reseptorit eivät ole jakautuneet tasaisesti ihon pintaan, vaan niitä on eri kohdissa ihoa erilainen määrä tarpeen mukaan. Esimerkiksi sormenpäissä on paljon enemmän kosketusreseptoreita kuin kämmenselässä. Aistimus syntyy ihon mekaanisen muodonmuutoksen seurauksena, kuten painalluksen, lämpötilan muutoksen tai kahden edellisen muutoksen nopeuden seurauksena. Aistimus syntyy, kun samaa ärsykettä aistivat reseptorit aktivoituvat eri tasoisesti. Siis jos kaikki reseptorit aktivoituvat samalla tavalla, aistimusta ei synny.

Työ 25. Lämpimän- ja kylmänpisteet ja niiden suhteellinen esiintymistiheys

Työssä koehenkilöiden ihon eri lämpötilareseptorien esiintymistiheyttä havaittiin kuumalla ja kylmällä rautalangalla (kuva 1) tekemällä kämmenselkään neljä kappaletta vetoja kämmenluiden myötä. Kylmäpisteitä havaittiin kahdeksan kappaletta kämmenselässä, ja kuumapisteitä neljä.

Lämpötilat, jotka saattavat todennäköisemmin aiheuttaa vauriota organismille ovat selviytymisen kannalta tärkeämpiä, minkä takia kylmäpistereseptoreita on ihmisellä enemmän (lumi on luonnossa tulta yleisempää).

Äärimmäinen kuumuus voidaan joskus havaita kylmänä (ns. ”paradoksaalinen kylmyys”), jonka uskotaan johtuvan joko viassa kuumareseptorijärjestelmässä. Toisen hypoteesin mukaan kylmäreseptorit aktivoituvat luodakseen vahvan aistimuksen aivoissa vaurion välttämiseksi. Sen sijaan että elimistö yrittäisi erotella kuuman tai kylmän aistimuksen, se yhdistää ne.

Kuva 1. Vasemmassa metallilangassa kiinni oleva astia on täytetty jäillä ja oikea kuumalla vedellä.

Työ 26. Lämpöaistin sopeutuminen

Tässä työssä koehenkilö upotti vasemman kätensä noin 10-asteiseen veteen ja oikean kätensä noin 40-asteiseen veteen muutamaksi minuutiksi. Sen jälkeen kädet siirrettiin noin 25-asteiseen veteen ja mitattiin koehenkilön tuntemuksia. 10-asteisessa vedessä ollut käsi tunsi 25-asteisen veden lämpimänä, kun taas 40-asteisessa vedessä ollut käsi tunsi 25-asteisen veden kylmänä. Ihon kuuman ja kylmän reseptorit aktivoituivat eri tavalla käsissä ja siitä johtui erilainen aistimus.

Työ 17: Syljen amylaasin toiminta

Työ 17: Syljen amylaasin toiminta

Ruuan ravintoaineiden hajotus alkaa suussa syljen amylaasientysyymin vaikutuksesta. Syljen eritys on pääasiassa autonomisen hermoston säätelemää mutta osittain myös hormonaalista. Amylaasientsyymiä erittyy myös ohutsuoleen haimasta. Amylaasi alkaa pilkkoa polysakkarideja, kuten tärkkelystä, lyhytketjuisemmiksi monosakkarideiksi.

Harjoitustyön vaiheet:

          1. pH-sarjan valmistus puskureista koko ryhmälle

Valmistetaan puskureista pH-sarja työvihkon (Eläinfysiologian harjoitustyöt 755318) sivun 50 taulukon mukaan. Koko ryhmälle tehdään vain yksi pH-sarja. Sarjan tekemiseen tarvitaan yhteensä kahdeksan putkea. Jokaisen putken pH-arvo on eri, ja arvot vaihtelevat pH 4.2–8.0 välillä.

  2.  Sylkiliuoksen valmistus

Sylkiliuos valmistetaan huuhtomalla suu pariin kertaan 0.9 % NaCl-liuoksella. Suolaliuosta purskutellaan suussa noin parin minuutin ajan. Purskuteltu aine syljetään puhtaaseen kertakäyttömukiin, josta otetaan automaattipipetillä 1 ml sylkeä. Tämä sylki laimennetaan NaCl-liuoksella seuraavasti: 1:4 (1 ml sylkiliuosta + 4 ml NaCl-liuosta).

 3.  Puskuriliuosten pipetointi

Otetaan kahdeksan pientä putkea, jotka soveltuvat monikärkipipetin kanssa työskentelyyn. Pipetoidaan 1 ml kutakin valmistettua puskuriliuosta aina yhteen putkeen niin, että yhteen pieneen putkeen tulee ainoastaan yhtä puskuriliuosta.

4. Kuoppalevy ja Lugol-neste

Otetaan yksi kuoppalevy, ja lisätään jokaiseen kuoppaan Lugol-pisara (50 µl). Lugol-reagenssi reagoi ainoastaan polysakkaridien kanssa, jonka seurauksena nesteestä muodostuu sinistä.

  

5. Puskuriliuokset + tärkkelysliuos + sylkiliuos

Pieniin puskuriliuosta sisältäviin putkiin lisätään 100 µl tärkkelysliuosta, jonka jälkeen putkista pipetoidaan monikärkipipetillä pisara (50 µl) kuoppalevyn ensimmäiseen kuoppariviin vertailunäytteiksi. Tämän jälkeen jokaiseen pieneen putkeen pipetoidaan vielä 50 µl sylkiliuosta. Sen jälkeen putket suljetaan ”nauhalla” ja sekoitetaan.

6. Pipetointi kuoppalevylle

HETI sekoittamisen jälkeen laitetaan sekuntikello käyntiin, ja aloitetaan pipetoimalla monikärkipipetillä sylki-tärkkelys-puskuriliuoksesta pisara (50 µl) kuoppalevyn toiseen kuoppariviin. Seuraavat pipetoinnit seuraaviin kuoppariveihin tehdään, kun aikaa sekoituksesta on kulunut 0 s, 30 s, 1 min, 1.5 min, 2 min, 3 min, 4 min, 6 min, 8 min, 10 min ja 13 min (kunnes jokaisesta putkesta saadaan kuoppalevyllä negatiivinen värireaktio).

Tulos:

Kokeen tulokset ovat luettavissa kuoppalevyn värimuutoksista. Kellertävä Lugol-reagenssi reagoi polysakkaridien kanssa muuttaen liuoksen siniseksi, ja syljen amylaasin hajottaessa polysakkaridit monosakkarideiksi Lugol-reagenssin ja polysakkaridien välistä reaktiota ei tapahdu. Syljen amylaasin toimii parhaiten lähes neutraalissa pH:ssa, ja selkeimmät tulokset saatiin pH 6.6 – pH 7.0 Näissä liuoksissa värimuutosta ei tapahtunut, jos amylaasi oli ehtinyt vaikuttaa tarpeeksi kauan (n. 2 min. à) – liuos pysyi tällöin kellertävänä. Happamassa liuoksessa (pH n. 4-6) amylaasi ei toiminut eikä näin ollen pystynyt hajottamaan polysakkarideja, minkä seurauksena liuos muuttui siniseksi. Sama reaktio oli havaittavissa emäksisemmissä (pH n. 7.4 – 8.0) liuoksissa.

(Seuraavassa kuva vielä viime syksyn harjoituksista..)

Työt 34 ja 35.

Työ 34: Makukynnyksen määrittäminen

Makuaisti perustuu kemialliseen aistimukseen. Tietty kemiallinen yhdiste ärsyttää aistisolua ja saa aikaan aistimuksen synnyn. Riippuen yhdisteestä se saa aikaan ärsykkeen vastaavaa perusmakua aistivassa aistinsolussa.

Viisi perusmakua ovat makea, suolainen, karvas, hapan ja umami. Eri perusmakuja aistivat makunystyjen makusilmut jossa aistinsolut sijaitsevat (kuva 1). Makunystyjä on myös muualla suussa, kuten kitalaessa, nielussa ja nielurisoissa. Iän mukana makusilmujen määrä vähenee ja makuaisti heikkenee.

Kuva 1. Kielen makualueet. Makea aistitaan pääasiassa kielen kärjessä, suolainen etualalla sivuilla, hapan reunoilla ja karvas kielen takaosassa. Umami aistitaan keskellä kieltä.

Aistitut maut ovat perusmakujen yhdistelmiä. Hajuaisti vaikuttaa makuaistimuksen syntyyn huomattavasti.

Työssä makuaistin herkkyys määritettiin erikonsentraatioisten sakkaroosi-, glukoosi-, C-vitamiini-, NaCl-, urea- ja kiniiniliuosten avulla (Taulukko I).

Taulukko I Makukynnyksen määrittäminen

Konsent. [M]	Sakkaroosi	Glukoosi	C-vitamiini	NaCl	Urea	Kiniini
1,0					kyllä
0,1	kyllä	kyllä	kyllä		-
0,01	-	-	heikko	kyllä	-
0,002	-	-	-	-	-	kyllä
0,0005	-	-	-	-	-	-
0,00005	-	-	-	-	-	-

Makukynnys määritettiin aloittamalla eri liuoksien alhaisimmista konsentraatioista ja siirtymällä kyseisen testiaineen suurempaan konsentraatioon, kunnes koehenkilö maistoi ja kykeni tunnistamaan testiliuoksen maun.

Kaksi koehenkilöä maistoi testiliuokseen upotettua vanupuikkoa ja paineli sitä eri makualueiille. Toinen testihenkilöistä oli sauhuseppo ja toinen ei ollut. Koehenkilöiden makuaistimuksilla ei kuitenkaan ollut mitään eroa, joten tulokset on kerätty vain kertaalleen taulukkoon. Teoriassa tupakoinnin pitäisi heikentää makuaistia.

Koehenkilöt kuvailivat sakkaroosin ja glukoosin makua makeaksi. C-vitamiini oli sitrusmaisen hapan. NaCl eli ruokasuola maistui suolaiselta. Urea oli pahaa ”hyi”. Kiniini oli lähinnä karvas.

Työ 35: Makuaistimukset ovat usein hajuaistimuksia

Hajuaisti on makua voimakkaampi aisti.

Flunssaisena makuaistimukset heikentyvät, sillä nenä on tukossa eikä hajuaisti toimi.

Työssä oli tarkoitus tunnistaa 20% ruokosokeriliuos vastaavasta, jossa oli lisäksi pisara anisöljyä. Testihenkilöiden silmät peitettiin ja sieraimet suljettiin. Henkilöt maistoivat kummastakin pullosta ja yrittivät päätellä, kummassa liuoksessa anisöljyä oli. Tämä jälkeen testi suoritettiin uudestaan sieraimet auki.

Sieraimet suljettuna makueroa ei liuoksissa ollut. Toisella suorituskerralla liuokset pystyttiin tunnistamaan toisistaan jopa ilman maistamista pelkän hajun perusteella. Hajuaisti ei rajoitukkaan viiteen perus makuaistimukseen vaan nenän epiteeli pystyy tunnistamaan huomattavan laajan kirjon eri aromeja. Monet makuaistimukset ovatkin todellisuudessa hajuaistimuksi. Aromit kantautuvat nenäonteloon pureskeltaessa jolloin aistimus voi tuntua makuaistimukselta. Flunssaisena hajuaistin merkityksen huomaa helpoiten kun ontelot ovat tukkoisia ja haistaminen vaikeaa.

Työ 33: Hajuaistimuksen syntyminen ja hajuaistin adaptoituminen

Ihmisellä hajua aistivat hajusolut sijaitsevat nenäontelon katossa hajuepiteelissä. Näiden solujen kemialliset hajureseptorit sitovat sisäänhengitysilman mukana kulkeutuvia hajuaineita. Molekyylien sitoutuminen reseptoreihin aiheuttaa hajusolun ionikanavien aukenemisen, joka puolestaan johtaa hermoimpulssin syntyyn. Impulssi kulkee hajuhermoa pitkin aivoihin tulkittavaksi. Hajusolut stimuloituvat ilmassa olevien kaasumaisten aineiden vaikutuksesta. Vain osa ilmavirrasta joutuu kosketuksiin hajuepiteelin kanssa normaalisti hengitettäessä. Tarkasti haisteltaessa sisäänhengitys suoritetaan nopeasti ja terävästi. Tällöin ilmavirta suuntautuu myös nenäontelon yläosien hajualueelle. Ihmisen hajureseptoreita koodaa noin 900 geeniä, joista kukin reseptori reagoi useaan hajumolekyyliin. Sama hajumolekyyli voi myös sitoutua useampaan eri reseptoriin eri affiniteetilla, jolloin syntyy suuri aistittavien hajujen kirjo. Hajuaistille on tyypillistä nopea adaptoituminen eli "tottuminen" tai "väsyminen".

Tässä työssä kokeiltiin hengityksen ja ilmavirran voimakkuuden vaikutusta hajuaistimuksen voimakkuuteen. Ensin anisöljyä nenän edessä ja hengitettiin normaalisti. Sen jälkeen hengitettiin muutaman kerran nopeasti ja voimakkaasti sisään. Tällöin hajuaine tunkeutui nenäontelon yläosaan, jolloin hajuaistimus oli voimakkaampi. Sitten hengitettiin uudestaan voimakkaasti sisään, jolloin hajuaistimus tuntui jälleen voimakkaana. Sitten heti sisäänhengityksen jälkeen pidätettiin hengitystä, jolloin hajuaistimus katosi. Todettiin, että hajuaistimus syntyy vain silloin, kun hajuaine on hengitysilman mukana liikkeessä. Sitten haisteltiin anisöljyä niin kauan, että hajuaisti tottui siihen. Sitten heti perään haisteltiin kamferia. Totesimme hajun tuntuvan selvästi.